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子午岭地区植被破坏加速侵蚀对土壤质量退化过程的影响

张锋  
【摘要】: 植被破坏加速侵蚀过程及其导致的土壤质量退化是土壤侵蚀环境效应评价的重要内容。本文以黄土高原子午岭地区植被破坏加速侵蚀下土壤质量退化过程为切入点,采用野外定位监测、野外调查和采样、室内分析测试和主成分分析相结合的研究方法,研究子午岭地区植被破坏加速侵蚀过程,阐明植被破坏加速侵蚀对土壤物理学、化学及生物学质量的影响,建立评价土壤质量退化的指针体系,为黄土高原侵蚀退化生态系统重建提供科学依据。论文取得主要研究结果如下: 1)林地破坏开垦为农地后,土壤侵蚀方式由林地的片蚀为主演变为强度细沟侵蚀和剧烈浅沟侵蚀为主,土壤侵蚀模数是林地的几百倍至几千倍。随着开垦年限的增加,单位降雨侵蚀力引起的侵蚀量呈加剧趋势。在植被破坏15年的裸露休闲地浅沟集水区,侵蚀蚀强度随坡长的增加而增加,且浅沟槽侵蚀量大于浅沟间,切沟沟槽侵蚀量大于切沟间。 2)随着植被破坏开垦年限的增加,土壤容重逐渐增大,而毛管孔隙度逐渐减少;土壤水稳性团聚体呈减少趋势,且小团聚体所占比例逐渐增加;物理性粘粒随开垦年限的增加而减少,而粗粉砂呈增加趋势,表明土壤粗化现象明显。土壤有机碳、全氮,真菌、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性随开垦年限的增加呈明显下降趋势,且在植被破坏初期下降幅度较大。 3)同林地相比,植被破坏加速侵蚀15a的裸露休闲地浅沟集水区0-15cm表层土壤养分和土壤微生物总数均显著减少。受侵蚀方式和侵蚀强度空间分布的影响,土壤有机碳、全氮、速效磷及微生物总数随坡长增加呈明显的下降趋势,且其在浅沟沟槽显著低于在浅沟沟间,与林地在相应部位的变化规律相反。林地开垦破坏15 a后,土壤养分以有机碳流失最严重,其次是全氮、速效磷;微生物中的真菌减少幅度最大,次之细菌,放线菌减少幅度最小。开垦15a的裸露休闲地,土壤微生物中的细菌、真菌所占比例下降,而放线菌所占比例上升。 4)有机碳与全氮呈极显著的线形正相关,且二者对土壤质量物理指针、酶活性和微生物产生重要影响,真菌对土壤酶活性也产生重要影响;真菌与土壤总孔隙度呈显著线性正相关。 5)通过相关分析和主成分分析,筛选有机碳、真菌数量、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性、毛管空隙度、物理性粘粒、粗粉粒及团聚体平均重量直径作为评价土壤质量退化的指针体系,并计算了不同开垦年限农地的土壤质量综合指数(QI)。发现随着开垦年限


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